JP2008289172A - 固体電子撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【目的】スミア電荷が除去された映像信号を得る。
【構成】水平転送路15に平行にドレイン・ゲート16を介して排出ドレイン17を設ける。垂直１／２間引き時には，第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷を垂直転送路12にシフトし，水平転送路14から映像信号として出力する。第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷は，垂直転送路12にはシフトしない。被写体の照度が高いために第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷（スミア電荷）が垂直転送路12に漏れてしまう場合には，そのスミア電荷をドレイン・ゲート16を介して排出ドレイン17から排出する。スミア電荷が除去された映像信号が得られる。
【選択図】図１

Description

この発明は，固体電子撮像装置およびその制御方法ならびに撮像装置およびその制御方法に関する。

ディジタル・スチル・カメラには撮像素子として，ＣＣＤなどの固体電子撮像素子が利用されている。固体電子撮像素子の高画素化に伴い，固体電子撮像素子から映像信号を出力するために長い時間が必要となってしまっている。

ディジタル・スチル・カメラにおける画角調整などは被写体の概要を確認できれば十分であるから，固体電子撮像素子から出力されうるすべての画素に対応する映像信号は必ずしも必要ではない。このために，固体電子撮像素子の垂直方向の複数行に１行分の映像信号のみを出力するようにライン間引きを行うことがある。固体電子撮像素子から出力される映像信号の量が少なくなるので，短時間で映像信号の出力が終了する。

被写体照度が高いときなどは固体電子撮像素子のフォトダイオードに蓄積した信号電荷が，隣接するフォトダイオード，垂直転送路などに漏れてしまい，スミアと呼ばれる現象が起きる。ライン間引きを行った場合であっても間引かれるべきラインのフォトダイオードから漏れた不要な信号電荷が垂直転送路に漏れ，出力すべき映像信号に重畳されてしまうことがあり，画質が低下する要因となっている。

また，固体電子撮像素子のフォトダイオード上にはカラー・フィルタが形成されており，ＲＧＢのカラー映像信号が出力可能なものが一般的である。固体電子撮像素子から出力されたＲＧＢのカラー映像信号を色ごとに分離して，輝度データ，色差データなどが生成される。このために，固体電子撮像素子から出力される時点ですでに色ごとに分離された映像信号が出力されることが好ましい。

この発明は，ライン間引きを行った場合でもスミアによる画質の低下を未然に防止することを目的とする。

また，この発明は，不要な信号電荷を有効に利用することを目的とする。

さらに，この発明は，固体電子撮像素子から色ごとに分離された映像信号を出力できるようにすることを目的とする。

第１の発明による固体電子撮像装置は，垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子，上記光電変換素子に対応して垂直転送電極が形成され，上記垂直転送電極に垂直転送パルスが与えられることにより，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路，上記垂直転送路から転送された信号電荷を水平方向に転送して出力する水平転送路，入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレイン，ならびに垂直間引き読み出しを行うときには複数行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷のうち少なくとも一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を上記水平転送路から出力するように上記垂直転送路および上記水平転送路を制御し，上記一行の光電変換素子に対応する上記垂直転送電極間の垂直転送路に生じるスミア電荷を上記電荷排出ドレインに与え，上記電荷排出ドレインから排出するように上記垂直転送路および上記水平転送路を制御する手段を備えていることを特徴とする。

第１の発明は，上記固体電子撮像装置に適した制御方法も提供している。すなわち，この方法は，垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子，上記光電変換素子に対応して垂直転送電極が形成され，上記垂直転送電極に垂直転送パルスが与えられることにより，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路，および上記垂直転送路から転送された信号電荷を水平方向に転送して出力する水平転送路を備えた固体電子撮像装置において，入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレインを設け，垂直間引き読み出しを行うときには複数行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷のうち少なくとも一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を上記水平転送路から出力するように上記垂直転送路および上記水平転送路を制御し，上記一行の光電変換素子に対応する上記垂直転送電極間の垂直転送路に生じるスミア電荷を上記電荷排出ドレインに与え，上記電荷排出ドレインから排出するように上記垂直転送路および上記水平転送路を制御することを特徴とする。

第１の発明によると，上記電荷排出ドレインが設けられている。

垂直間引き読み出しが行われるときには，複数行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷のうち少なくとも一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷が映像信号として上記水平転送路から出力される。上記一行の上記光電変換素子に対応する上記垂直転送電極間の垂直転送路に生じるスミア電荷は，上記電荷排出ドレインから排出される。

このようにスミア電荷については上記電荷排出ドレインから排出され，上記水平転送路から出力される映像信号には重畳されない。スミア電荷が映像信号に重畳されることによる画質の低下を未然に防止できる。

上記制御手段は，垂直間引き読み出しを行うときには３行以上の複数行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷のうち少なくとも一行の上記光電変換素子に蓄積された水平転送路から出力するように上記垂直転送路および上記水平転送路を制御し，上記一行の上記光電変換素子に対応する上記垂直転送電極間の垂直転送路に生じる複数行分のスミア電荷を上記水平転送路に一時的に蓄積し，蓄積された複数行分のスミア電荷を上記電荷排出ドレインから排出するように上記垂直転送路および上記水平転送路を制御するようにしてもよい。

複数行分のスミア電荷を上記電荷排出ドレインに一時的に蓄積しておき，その後まとめて排出することができるようになる。

第２の発明による撮像装置は，垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子に対応して垂直転送電極が形成されている垂直転送路，上記垂直転送路から転送された信号電荷を水平方向に転送して出力する水平転送路，入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレイン，および垂直間引き垂直間引き読み出しを行うときには複数行のうち少なくとも一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を映像信号として上記水平転送路から出力するように，上記一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を上記電荷排出ドレインに与え，上記電荷排出ドレインから排出するように，上記垂直転送路および上記水平転送路を制御する手段を備えた固体電子撮像装置を用いて被写体を撮像し，被写体像を表す映像信号を出力する撮像手段，与えられる露光制御信号に応じて上記固体電子撮像装置の上記光電変換素子への露光を制御する露光制御手段，ならびに上記電荷排出ドレインから排出された信号電荷にもとづいて，露光量を演算し，演算された露光量となるように上記露光制御信号を生成し，上記露光制御手段に与える露光量演算手段を備えていることを特徴とする。

第２の発明は，上記撮像装置に適した制御方法も提供している。すなわち，この方法は，垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子に対応して垂直転送電極が形成されている垂直転送路，上記垂直転送路から転送された信号電荷を水平方向に転送して出力する水平転送路，入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレイン，および垂直間引き垂直間引き読み出しを行うときには複数行のうち少なくとも一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を映像信号として上記水平転送路から出力するように，上記一行の上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を上記電荷排出ドレインから排出するように，上記垂直転送路および上記水平転送路を制御する手段を備えた固体電子撮像装置を用いて被写体を撮像し，被写体像を表す映像信号を得，上記電荷排出ドレインから排出された信号電荷にもとづいて，露光量を演算し，演算された露光量となるように上記光電変換素子への露光を制御するものである。

第２の発明によると，間引かれるべきラインの上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を用いて露光量が演算され，露光制御が実行される。この信号電荷は，上記水平転送路から出力される映像信号とは独立に排出されるので，上記水平転送路から出力される映像信号によって表される画像を表示しながら，信号電荷を用いて露光制御を実行できるようになる。

第３の発明による固体電子撮像装置は，垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子，上記光電変換素子上に形成され，赤，青または緑色成分の透過を許す特性を持つカラー・フィルタ，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路，上記垂直転送路から転送された信号電荷を一時的に蓄積し，水平方向に転送する水平転送路，入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレイン，および上記水平転送路に一時的に蓄積された信号電荷を，赤，青または緑色成分ごとに上記水平転送路から上記電荷排出ドレインに転送する転送ゲートを備えていることを特徴とする。

第３の発明は，上記固体電子撮像装置に適した制御方法も提供している。すなわち，この方法は，垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子，上記光電変換素子上に形成され，赤，青または緑色成分の透過を許す特性を持つカラー・フィルタ，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路，および上記垂直転送路から転送された信号電荷を一時的に蓄積し，水平方向に転送する水平転送路を備えた固体電子撮像装置において，入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレインを設け，上記水平転送路に一時的に蓄積された信号電荷を，赤，青または緑色成分ごとに上記水平転送路から上記電荷排出ドレインに転送することを特徴とする。

第３の発明によると，上記電荷排出ドレインが設けられている。信号電荷は，上記水平転送路に一時的に蓄積される。一時的に蓄積された信号電荷のうち，赤，青または緑色成分ごとに上記水平転送路から上記電荷排出ドレインに転送される。上記電荷排出ドレインから，赤，青または緑色成分ごとの信号電荷が転送され，出力される。

赤，青，または緑色の任意の色成分ごとの信号電荷が得られるようになる。

図１は，ＣＣＤの受光面上の構造の一部を示している。

ＣＣＤ２には，多数のフォトダイオード11が多数列，多数行にわたって配列されている。これらのフォトダイオード11は，奇数列については偶数行に配列され，偶数列については奇数行に配列されている。もっとも，奇数列については奇数行に配列し，偶数列については偶数行に配列するようにしてもよい。フォトダイオード11の受光領域は，平面から見て六角形とされている。

フォトダイオード11の各列の右側（左側でもよい）には垂直転送路12が形成されている。第４ｍ（ｍは０以上の整数）＋１行のフォトダイオード11の右側には垂直転送電極Ｖ１およびＶ２が設けられている。第４ｍ＋２行のフォトダイオード11の右側には垂直転送電極Ｖ３およびＶ４が設けられている。第４ｍ＋３行のフォトダイオード11の右側には垂直転送電極Ｖ５およびＶ６が設けられている。第４ｍ＋４行のフォトダイオード11の右側には垂直転送電極Ｖ７およびＶ８が設けられている。２行分のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷は水平転送路14において１行分の信号電荷とされる。したがって，フォトダイオード11の２行が実質的な１行に相当する。

このように，垂直転送電極Ｖ１〜Ｖ８は，第４ｍ＋１行から第４ｍ＋４行の４行ごとに１つの組となっており，その繰り返しで垂直転送路12上に形成されている。垂直転送電極Ｖ１からＶ８に対応する垂直転送パルスφＶ１からφＶ８が与えられることにより，フォトダイオード11に蓄積された信号電荷が垂直転送路12内を行方向（垂直方向）に転送させられる。

フォトダイオード11と垂直転送路12との間には，フォトダイオード11に蓄積された信号電荷を垂直転送路12にシフトするためのトランスファ・ゲート（図示略）が形成されている。このトランスファ・ゲートにトランスファ・ゲート・パルスが与えられることにより，フォトダイオード11に蓄積された信号電荷が垂直転送路12にシフトされる。

ＣＣＤ２の下段には，与えられる水平転送パルスφＨに応じて信号電荷を列方向（水平方向）に転送するための水平転送路14が設けられている。垂直転送路12内を転送させられた信号電荷が水平転送路14に与えられると，水平方向に信号電荷が転送させられ，増幅回路15を介して映像信号として外部に出力される。

この実施例におけるＣＣＤ２では，水平転送路14と平行に信号電荷を排出するための排出ドレイン17が設けられている。また，水平転送路14と排出ドレイン17との間には，水平転送路14に一時的に蓄積された信号電荷を排出ドレイン17に転送するためのドレイン・ゲート16が設けられている。ドレイン・ゲート16にドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられることにより，水平転送路14に一時的に蓄積された信号電荷のすべてまたは一部が排出ドレイン17に転送される。

この実施例におけるＣＣＤ２は，複数行のうち少なくとも１行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷を読み出すライン間引き読み出しができる。以下，第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11（ハッチングで示されている）に蓄積された信号電荷を読み出す（垂直１／２間引き読み出し）場合について説明する。垂直１／２間引き読み出しでは，第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷は読み出されない。

ＣＣＤ２が露光されると，フォトダイオード11には信号電荷が蓄積される。第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に対応するトランスファ・ゲートには，トランスファ・ゲート・パルスが与えられ，蓄積された信号電荷が垂直転送路12にシフトされる。第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に対応するトランスファ・ゲートには，トランスファ・ゲート・パルスは与えられずに蓄積された信号電荷は垂直転送路12にはシフトされない。

しかしながら，フォトダイオード11の受光量が多いと，第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が垂直転送路12に漏れることがある。このことによりＣＣＤ２から出力される映像信号によって表わされる画像にスミアが生じる。第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に対応する垂直信号電極Ｖ２およびＶ４の下の部分にスミアを起こす信号電荷（スミア電荷ということにする）が貯まる。

この実施例におけるＣＣＤ２においては，間引かれた第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11から垂直転送路６に漏れだしたスミア電荷については排出ドレイン17から排出するものである。

図２は，ＣＣＤ２から垂直１／２間引き読み出しで信号電荷を読み出すときのタイム・チャートである。図３は，図２のΔＴの期間を拡大して示すタイム・チャートである。図４から図６は，信号電荷が転送される様子を示すポテンシャル・プロファイルである。信号電荷の転送は，１水平走査期間（１Ｈ）の水平ブランキング期間において行われる。

まず，第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が水平転送路14に転送される場合を主として図４を参照して説明する。次に述べる時刻ｔ０から時刻ｔ８の時刻は水平ブランキング期間内であって，時刻ｔ11以前のものである。

時刻ｔ０において第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に対応するトランスファ・ゲートにトランスファ・ゲート・パルスが与えられる。すると，第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が垂直転送路12に転送され，垂直転送電極Ｖ６およびＶ８の下の部分に一時的に蓄積される。また，ＣＣＤ２によって撮像される被写体の照度が高いときには，第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷がフォトダイオード11から漏れ，垂直転送電極Ｖ２およびＶ４の下の部分に一時的に蓄積される。以下，水平転送路14から映像信号として出力すべき信号電荷を映像信号電荷（○印で示す），排出ドレイン17から排出すべき信号電荷をスミア電荷（×印で示す）という。

時刻ｔ１において，垂直転送電極Ｖ６，Ｖ７およびＶ８に垂直転送パルスφＶ６，φＶ７およびφＶ８が与えられ，垂直転送電極Ｖ６，Ｖ７およびＶ８の下の部分に電位井戸が形成される。形成された電位井戸に映像信号電荷が蓄積される。また，垂直転送電極Ｖ２，Ｖ３およびＶ４に垂直転送パルスφＶ２，φＶ３およびφＶ４が与えられ（Ｈレベル），垂直転送電極Ｖ２，Ｖ３およびＶ４の下の部分に電位井戸が形成される。形成された電位井戸にスミア電荷が蓄積される。

時刻ｔ２において垂直転送パルスφＶ２およびφＶ６がＬレベルとされ，時刻ｔ３において垂直転送パルスφＶ１およびφＶ５がＨレベルとされると，水平転送路14にもっとも近かった第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積されていた映像信号電荷が水平転送路14に入力することとなる。

時刻ｔ４において垂直転送パルスφＶ３およびφＶ７がＬレベルとされ，時刻ｔ５において垂直転送パルスφＶ２およびφＶ６がＨレベルとされる。時刻ｔ６において垂直転送パルスφＶ４およびφＶ８がＬレベルとされ，時刻ｔ７において垂直転送パルスφＶ３およびφＶ７がＨレベルとされる。さらに，時刻ｔ８において垂直転送パルスφＶ１およびφＶ５がＬレベルとされる。

時刻ｔ８の状態において，水平転送路14に水平転送パルスφＨが与えられる。すると，第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された映像信号電荷が水平転送路14から映像信号として出力される。

時刻ｔ11において垂直転送パルスφＶ４およびφＶ８がＨレベルとされ，時刻ｔ12において垂直転送パルスφＶ２およびφＶ６がＬレベルとされる。時刻ｔ13において垂直転送パルスφＶ１およびφＶ５がＨレベルとされると，水平転送路14にスミア電荷が転送されることとなる。

さらに，時刻ｔ14において垂直転送パルスφＶ３およびφＶ７がＬレベルとされる。時刻ｔ15においてφＶ２およびφＶ６がＨレベルとされ，時刻ｔ16においてφＶ４およびφＶ８がＬレベルとされる。時刻ｔ17においてφＶ３およびφＶ７がＨレベルとされ，時刻ｔ18においてφＶ１およびφＶ５がＬレベルとされる。

時刻ｔ19においてドレイン・ゲート16にドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられると，水平転送路14にもっとも近い第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11から漏れたスミア電荷が排出ドレイン17に入力することとなる。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられると，排出ドレイン17に入力したスミア電荷が排出されることとなる。

主として図６を参照して，時刻ｔ20において垂直転送パルスφＶ４およびφＶ８がＨレベルとなり，時刻ｔ21において垂直転送パルスφＶ２およびφＶ６がＬレベルとなる。時刻ｔ22において垂直転送パルスφＶ１およびφＶ５がＨレベルとなると，再び第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が水平転送路14に入力することとなる。

以下時刻ｔ23からｔ27は，上述した時刻ｔ４からｔ８における垂直転送パルスと同じ垂直転送パルスφＶ１〜φＶ８が与えられ，映像信号電荷およびスミア信号電荷が垂直方向に転送されていく。

時刻ｔ27において映像信号電荷が水平転送路14から水平方向に転送され，映像信号として出力されていく。

水平ブランキング期間内において，時刻ｔ11から時刻ｔ27における各処理が繰り返され，ＣＣＤ２のすべての第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が水平転送路14から映像信号として出力され，第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11から漏れたスミア信号電荷が排出ドレイン17から出力されることとなる。

水平転送路14から出力される映像信号には，間引かれたラインのフォトダイオード11から垂直転送路12に漏れたスミア信号電荷が除去されている。水平転送路14から出力された映像信号によって表される画像からスミアが除去される。

上述した実施例においては，スミア電荷を排出ドレイン17から排出しているが，間引くべきラインのフォトダイオード11に蓄積された信号電荷（第４ｍ＋１行および第４ｍ＋２行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷）も排出ドレイン17から排出できることは容易に理解できよう。すなわち，間引くべきラインのフォトダイオード11に対応するトランスファ・ゲートにもトランスファ・ゲート・パルスを与え，垂直転送路12にシフトされた信号電荷を垂直転送し，排出ドレイン17に与えればよい。

上述したように垂直１／２間引きだけでなく３行以上のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷のうち１行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷を映像信号として水平転送路12から出力するようにしてもよい。この場合，間引かれるべき行のフォトダイオード11から垂直転送路12に漏れたスミア電荷は，複数行分を水平転送路12に一時的に蓄積しておきその後，その複数行分のスミア電荷を排出ドレイン17から排出するようにできる。

図７は，図１に示すＣＣＤ２を撮像素子に用いたディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。

ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，ＣＰＵ10によって統括される。

ディジタル・スチル・カメラには，モード設定ボタン，シャッタ・レリーズ・ボタンなどを含む各種操作キー８が設けられている。操作キー８からの設定信号は，ＣＰＵ10に入力する。

ディジタル・スチル・カメラには，タイミング・パルス発生回路７が含まれており，各種タイミング・パルスが生成される。タイミング・パルス発生回路７において生成されたクロック・パルスはドライバ３および４に与えられる。ドライバ３において上述したトランスファ・ゲート・パルス，垂直転送パルス，水平転送パルス等が生成され，ＣＣＤ２に与えられる。また，ドライバ４においてドレイン・ゲート・パルスφＧ，ドレイン・パルスφＤ等が生成され，ＣＣＤ２に与えられる。

操作キー８により撮像モードが設定されると，ＣＣＤ２により被写体が撮像される。上述したように，垂直１／２間引きによってＣＣＤ２から映像信号が出力され，ＣＤＳ（correlate double sampling）／ＧＣＡ（gain controlled amplifier）回路21に入力する。ＣＤＳ／ＧＣＡ回路21において相関二重サンプリングおよびゲイン・コントロール処理が実行される。ＣＤＳ／ＧＣＡ回路21から出力された映像信号は，ＡＤ（アナログ／ディジタル）変換回路22においてディジタル画像データに変換される。

ディジタル画像データは，信号処理回路23においてガンマ補正，白バランス調整などの所定の信号処理が行われる。信号処理回路23から出力された画像データが表示装置24に与えられることにより，撮像した被写体像が表示画面上に表示される。

上述したように，垂直１／２間引き読み出しにおいてＣＣＤ２の排出ドレイン17から排出された信号電荷（スミア電荷だけでなく，間引かれるラインのフォトダイオード11に蓄積された信号電荷も含まれる。スミア電荷だけでもよい。）は，電流検出回路５に与えられ，電流成分が検出される。検出された電流は，積算回路６に与えられ，ＣＣＤ２全体のうち間引きされるすべてのラインのフォトダイオード11に蓄積されていた信号電荷に相当する電流分が積算される。積算値を表す信号は，ＣＰＵ10に入力する。

ＣＰＵ10において積算値を表す信号からＣＣＤ２の露光量が算出され，シャッタ速度が決定される。決定されたシャッタ速度となるように，タイミング・パルス発生回路７およびドライバ３が制御される。

シャッタ・レリーズ・ボタンが押されると，決定されたシャッタ速度で被写体が撮像される。ＣＣＤ２からは，ＣＣＤ２のすべてのラインのフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が映像信号として出力される。すべてのラインのフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が映像信号として出力されるので，高画質の画像を表す映像信号が出力されることとなる。上述したように，ＣＤＳ／ＧＣＡ回路21を経てＡＤ変換回路22に与えられ，ディジタル画像データに変換される。

ディジタル画像データは，信号処理回路23において上述したように所定の信号処理が実行される。信号処理回路23から出力された画像データは，メモリ・カード15に与えられ，記録される。

垂直方向において間引くことにより得られる信号電荷にもとづいて露光量を算出するときは，ＣＣＤ２から出力される映像信号に対応する画像データは，表示装置24に与えることができる。露光量を算出するときであっても，表示装置24の表示画面上に被写体像を表示しておくことができる。しかも，メモリ・カード15には，ＣＣＤ２のすべてのフォトダイオード11に蓄積された信号電荷から得られる映像信号にもとづく画像データを記録できるので，メモリ・カード15に記録された画像データによって表される画像は，高画質のものとなる。

図８は，他の実施例を示すもので，ＣＣＤの受光面の構造の一部を示している。この図において図１に示すものと同一物には同一符号を付して説明を省略する。

ＣＣＤ２Ａのフォトダイオード11の受光領域上には，赤色の光成分を透過する特性を有するＲ色フィルタ，青色の光成分を透過する特性を有するＢ色フィルタまたは緑色の光成分を透過する特性を有するＧ色フィルタが形成されている。Ｒ色フィルタが形成されているフォトダイオード11に「Ｒ」の文字が付与され，Ｂ色フィルタが形成されているフォトダイオード11に「Ｂ」の文字が付与され，Ｇ色フィルタが形成されているフォトダイオード11に「Ｇ」の文字が付与されている。偶数列のフォトダイオード11の受光領域上には，Ｇ色フィルタが形成されている。奇数列のフォトダイオード11の受光領域上には，Ｒ色フィルタとＢ色フィルタとが第４ｍ＋２行と第４ｍ＋４行とで異なる順序となるように交互に形成されている。

また，信号電荷を排出ドレイン17に転送するためのドレイン・ゲート16Ａは，詳しくは，後述するように水平転送路14のすべての水平転送電極に対応して形成されているのではなく，所定数置きの水平転送電極に対応して形成されている。

図９（Ａ）から（Ｄ）および図10（Ａ）から（Ｄ）は，撮像することにより得られる被写体像の赤，青および緑色の信号電荷が転送される様子を示している。これらの図において，「Ｒ」の文字が赤色の信号電荷を示し，「Ｂ」の文字が青色の信号電荷を示し，「Ｇ」の文字が緑色の信号電荷を示している。この実施例は，赤色成分の信号電荷，青色成分の信号電荷および緑色成分の信号電荷をそれぞれ排出ドレイン17から出力することができる。

上述したのと同様にフォトダイオード11に蓄積された信号電荷は，図９（Ａ）に示すように，時刻ｔ31において水平転送路14にすでに転送されているものとする。

ドレイン・ゲート16Ａは，３画素置きに形成されている。第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が水平転送路14に入力したときに青色の信号電荷が蓄積されている部分上に形成されている水平転送電極に対応してドレイン・ゲート16Ａが設けられている。

図９（Ｂ）を参照して，時刻ｔ32においてドレイン・ゲート16Ａにドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられる。すると，水平転送路14に蓄積されている青色信号電荷が，排出ドレイン17に入力する。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられることにより，１ライン分の青色信号電荷が排出ドレイン17から出力される。

水平転送路14に水平転送パルスφＨが与えられることにより，水平転送路14に蓄積されている赤色信号電荷と緑色信号電荷は，１画素分水平方向に転送する。すると，図９（Ｃ）に示すように，ドレイン・ゲート16Ａに対応する水平転送電極の下の部分に第４ｎ（ｎは自然数）列のフォトダイオード11から得られる緑色の信号電荷が蓄積されることとなる。時刻ｔ33においてドレイン・ゲート16Ａにドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられると，図９（Ｄ）に示すように，時刻ｔ34において緑色信号電荷が水平転送路14に転送させられる。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられることにより，緑色信号電荷が排出ドレイン17から排出される。

水平転送路14に水平転送パルスφＨが与えられることにより，水平転送路14に蓄積されている赤色信号電荷と緑色信号電荷は，１画素分水平方向に転送する。すると，図10（Ａ）に示すように，ドレイン・ゲート16Ａに対応する水平転送電極の下の部分に赤色の信号電荷が蓄積されることとなる。時刻ｔ35においてドレイン・ゲート16Ａにドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられると，図10（Ｂ）に示すように，時刻ｔ36において赤色信号電荷が水平転送路14に転送させられる。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられることにより，赤色信号電荷が排出ドレイン17から排出される。

同様にして，緑色信号電荷が水平転送路14から排出ドレイン17に入力し，排出ドレイン17から排出される（図10（Ｃ），（Ｄ）参照）。

図11は，さらに他の実施例を示すもので，ＣＣＤの受光面の構造の一部を示すものである。この図においては色フィルタの配列が図８に示すものと異なる。この図においても，図１に示すものと同一物には同一符号を付して説明を省略する。

図11に示すＣＣＤ２Ｂにおいては第３ｐ（ｐは０以上の整数）＋１列のフォトダイオード11には，Ｇ色フィルタが，第３ｐ＋２列のフォトダイオード11には，Ｂ色フィルタが，第３ｐ＋３列のフォトダイオード11には，Ｒ色フィルタが形成されている。

上述したのと同様にフォトダイオード11に蓄積された信号電荷は，図12（Ａ）に示すように，時刻ｔ41において水平転送路14にすでに転送されているものとする。

また，ドレイン・ゲートは，２画素置きに設けられている。第４ｍ＋３行および第４ｍ＋４行のフォトダイオード11に蓄積された信号電荷が水平転送路14に入力したときに緑色信号電荷が蓄積されている部分上に形成れている水平転送電極に対応してドレイン・ゲート16Ｂが設けられている。

図12（Ｂ）を参照して，時刻ｔ42においてドレイン・ゲート16Ｂにドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられることにより，緑色信号電荷が排出ドレイン17に入力する。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられることにより，緑色信号電荷が排出ドレイン17から排出される。

図12（Ｃ）を参照して，時刻ｔ43において水平転送路14に水平転送パルスφＨが与えられることにより，水平転送路14に残っている青色信号電荷および赤色信号電荷が水平方向に１画素分転送させられる。図12（Ｄ）を参照して，時刻ｔ44において，ドレイン・ゲート16Ｂにドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられることにより，青色信号電荷が排出ドレイン17に転送させられる。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられることにより，青色信号電荷が排出ドレイン17から出力される。

図12（Ｅ）を参照して，時刻ｔ45において水平転送路14に水平転送パルスφＨが与えられることにより，水平転送路14に残っている赤色信号電荷が水平方向に１画素分転送させられる。図12（Ｆ）を参照して，時刻ｔ46において，ドレイン・ゲート16Ｂにドレイン・ゲート・パルスφＧが与えられることにより，赤色信号電荷が排出ドレイン17に転送させられる。排出ドレイン17にドレイン・パルスφＤが与えられることにより，赤色信号電荷が排出ドレイン17から出力される。

このように，１ラインごとにそれぞれの色成分を表す信号電荷を出力することができるようになる。

ＣＣＤの受光面の構造の一部を示す。 ＣＣＤの動作を示すタイム・チャートである。 図２のタイム・チャートの一部を拡大して示す。 信号電荷が転送される様子を示すポテンシャル・プロファイルである。 信号電荷が転送される様子を示すポテンシャル・プロファイルである。 信号電荷が転送される様子を示すポテンシャル・プロファイルである。 ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。 ＣＣＤの受光面の構造の一部を示す。 （Ａ）から（Ｄ）は，信号電荷が転送される様子を示す。 （Ａ）から（Ｄ）は，信号電荷が転送される様子を示す。 ＣＣＤの受光面の構造の一部を示す。 （Ａ）から（Ｆ）は，信号電荷が転送される様子を示す。

符号の説明

２，２Ａ，２Ｂ ＣＣＤ
３，４ ドライバ
５ 電流検出回路
６ 積算回路
７ タイミング発生回路
10 ＣＰＵ
11 フォトダイオード
12 垂直転送路
14 水平転送路
16，16Ａ，16Ｂ ドレイン・ゲート
17 排出ドレイン
25 メモリ・カード

Claims (2)

1. 垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子，
   上記光電変換素子上に形成され，赤，青または緑色成分の透過を許す特性を持つカラー・フィルタ，
   上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路，
   上記垂直転送路から転送された信号電荷を一時的に蓄積し，水平方向に転送する水平転送路，
   入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレイン，および
   上記水平転送路に一時的に蓄積された信号電荷を，赤，青または緑色成分ごとに上記水平転送路から上記電荷排出ドレインに転送する転送ゲート，
   を備えた固体電子撮像装置。
2. 垂直方向および水平方向に配列された多数の光電変換素子，上記光電変換素子上に形成され，赤，青または緑色成分の透過を許す特性を持つカラー・フィルタ，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路，および上記垂直転送路から転送された信号電荷を一時的に蓄積し，水平方向に転送する水平転送路を備えた固体電子撮像装置において，
   入力する信号電荷を排出する電荷排出ドレインを設け，
   上記水平転送路に一時的に蓄積された信号電荷を，赤，青または緑色成分ごとに上記水平転送路から上記電荷排出ドレインに転送する，
   固体電子撮像装置の制御方法。

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